Пантотенова киселина (витамин В5): Определение, синтез, абсорбция, транспорт и разпределение

Пантотенова киселина - витамин В5 - за първи път е открит като основен растежен фактор на дрождите, а по-късно и като растежен фактор за млечна киселина бактерии, пилета и плъхове. Поради тази повсеместна поява веществото получи името пантотенова киселина. Терминът „пантотен“ идва от гръцкия - pantos = навсякъде. Пантотенова киселина принадлежи към вода-разтворим витамини на В-комплекса и химически това е дипептид, състоящ се от алифатната аминокиселина бета-аланин и производната на маслената киселина пантоева киселина, която не може да бъде синтезирана в човешката клетка. Бета-аланин и пантоената киселина или 2,4-дихидрокси-3,3-диметилбутиратът са свързани чрез пептидна връзка. В допълнение към киселината, алкохол съответстващ на D-пантотенова киселина, R-пантотенолът - идентичен с D-пантенола - също е биологично активен. Може да се окисли до пантотенова киселина и има около 80% от биологичната активност на пантотеновата киселина. S-формите на пантотенова киселина и пантенол, съответно, нямат витаминна активност. D-пантотеновата киселина е нестабилно, силно хигроскопично, бледожълто, вискозно масло. Поради своята нестабилност, натрий D-пантотенат, калций D-пантотенатът и D-пантенолът се добавят най-вече към диетични храни и добавки и се използва за обогатяване на храни. Пантотеновата киселина оказва въздействието си върху растителни, животински и човешки организми изключително под формата на коензим А (CoA) и 4́-фосфопантетеин, съществен компонент на синтазата на мастните киселини.

  • Коензим А участва в множество метаболитни реакции и се състои от няколко компонента. Те включват цистеамин - също тиоетаноламин -, D-пантотенова киселина, дифосфат, аденин и рибоза-3́-фосфат. Ако разглеждаме пантотеновата киселина заедно с цистеамина, говорим за пантеин. Дифосфатът, заедно с 3́-фосфо-аденозин, може да се разглежда като 3́-фосфо-аденозин дифосфат. И накрая, коензим А се състои от пантетеин и 3́-фосфо-ADP.
  • Ако фосфат остатък от коензим А молекулата се добавя към пантетеина, образува се 4́-фосфопантетеин. Последният представлява протезната група на синтаза на мастни киселини, което означава, че 4́-фосфопантетеинът е здраво свързан с ензима. Синтезата на мастни киселини е мултиензимен комплекс за синтез на наситени мастни киселини. Той има ацилен носещ протеин (ACP) с две основни сулфидни функционални групи, периферна SH група, образувана от цистеинилов остатък и централна SH група, получена от 4'-фосфопантетеин.

Поява и наличност

Както подсказва името, пантотеновата киселина е широко разпространена в природата. Образува се от зелени растения и повечето микроорганизми, но не и от организма на висшите животни. В растителните и животински тъкани 50 до 95% присъства под формата на коензим А и 4́-фосфопантетеин. Витамин В5 присъства на практика във всички растителни и животински храни. Особено богати на пантотенова киселина са пчелното млечице и пчелите яйчници (яйчници) на риба. Защото пантотеновата киселина е вода-разтворим и чувствителен към топлина, загубите могат да възникнат по време на приготвянето на храната. Нагряването води до разцепване на витамина до бета-аланин и пантоена киселина или съответно техния лактон. Загуби между 20 и 70% трябва да се очакват както при нагряване, така и при консервиране на месо и зеленчуци. По-големи загуби на пантотенова киселина възникват особено в алкална и кисела среда и по време на размразяване на замразено месо.

Абсорбцията

Диетичната пантотенова киселина се абсорбира по същество в свързана форма, предимно като компонент на коензим А и синтаза на мастни киселини. Абсорбцията от тези съединения не е възможно. Поради тази причина коензим А и ензимът, който образува наситен мастни киселини са разцепени в лумена на стомаха и червата чрез междинния пантетеин до образуване на свободна пантотенова киселина и фосфорна киселина естери. През тънко черво, както пантетеинът, така и свободната пантотенова киселина се абсорбират чрез пасивна дифузия в ентероцитите на тънките черва лигавицата (лигавица на тънките черва). Пантотеновата киселина също може да се абсорбира активно от натрий-зависим котранспорт. Окончателното разграждане на пантетеин до пантотенова киселина настъпва в ентероцитите алкохол пантенол, нанесен върху кожа или приложен орално, може също да се абсорбира пасивно. В клетките на червата лигавицата, пантенолът се окислява до пантотенова киселина чрез ензими.

Транспорт и разпределение в тялото

От ентероцити в червата лигавицата, пантотеновата киселина навлиза в кръв и лимфни пътища, където витаминът се транспортира директно до прицелните тъкани, свързани с протеини и се абсорбира в клетките. Поглъщането от плазмата в клетките се осъществява до голяма степен чрез активно натрий-зависим котранспорт. Специфични органи за съхранение на витамин В5 не са известни. Въпреки това, по-високи тъканни концентрации на пантотенова киселина се откриват в сърдечния мускул, бъбреците, надбъбречните жлези и черен дроб.

Метаболизъм

За да се предотврати бърза загуба от бъбреците, пантотеновата киселина претърпява бързо вътреклетъчно превръщане в своите активни форми, 4́-фосфопантетеин и коензим А. Първият етап в синтеза на коензим А се осъществява от ензима пантотенат киназа. Този ензим фосфорилира пантотеновата киселина до 4́-фосфопантотенова киселина с помощта на енергийния носител АТФ - аденозин трифосфат. След това фосфорилираната киселина се амидира с аминокиселината L-цистеин за образуване на 4́-фосфопантотенилцистеин и се превръща в 4́-фосфопантетеин чрез реакция на декарбоксилиране. Кондензацията с нуклеотидния остатък на АТФ води до дефосфо коензим А, който в крайна сметка се изгражда до крайния коензим А чрез добавяне на друг фосфат група. Коензим А сега навлиза в междинния метаболизъм като универсален носител на ацилни групи. Ацилите са радикали или функционални групи, получени от органични киселини. Те включват например ацетиловия радикал на оцетна киселина и аминоацилните остатъци, получени от аминокиселини. Остатъкът 4́-фосфопантетеин на коензим А се използва за изграждане на синтаза на мастни киселини. За тази цел той се прехвърля в хидроксил - ОН групата на серинов остатък на ензима за синтез на мастни киселини. 4́-фосфопантетеинът образува централната SH група на синтазата на мастни киселини и по този начин играе ролята на коензима.

Разграждане и отделяне

Коензим А е 95% локализиран в митохондрии - клетъчни органели за синтез на АТФ. Там пантотеновата киселина се освобождава от коензим А чрез няколко хидролитични етапа при обръщане на биосинтезата. Последният етап в разграждането на коензим А е разцепването на пантетеин, който дава свободна пантотенова киселина и цистеамин. Пантотеновата киселина не се разгражда в организма, но се екскретира непроменена или под формата на 4́-фосфопантотенат. Орално доставеният витамин В5 изглежда 60-70% в урината и 30-40% в изпражненията. Ако интравенозно се инжектира пантотенова киселина, почти цялото количество се открива в урината в рамките на 24 часа. Излишната погълната пантотенова киселина се екскретира до голяма степен с урината чрез бъбрек. Съществува тясна връзка между количеството погълнат и екскретиран витамин В5.